JPH02151047A - ボンデイング装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、表面のボンディングに関するものであり、特
に、レーザ及び超音波エネルギーを使用したボンディン
グに関するものである。
に、レーザ及び超音波エネルギーを使用したボンディン
グに関するものである。
B、従来の技術
レーザ・エネルギーと超音波エネルギーは、組み合わせ
て、各種の用途に使用されてきた。たとえば、米国特許
第4578177号明細書には、歯石を除去するための
装置が開示されている。歯石を超音波エコーで識別し、
レーザ照射により破壊して除去する。レーザ光線は、光
ファイバにより正確な位置に送られる。
て、各種の用途に使用されてきた。たとえば、米国特許
第4578177号明細書には、歯石を除去するための
装置が開示されている。歯石を超音波エコーで識別し、
レーザ照射により破壊して除去する。レーザ光線は、光
ファイバにより正確な位置に送られる。
さらに適切な例として、レーザ及び超音波エネルギーを
使って表面をボンディングする各種の方法及び装置が提
案されている。たとえば、米国特許第4330E369
号明細書には、レーザ光線を超音波変調しながら、ボン
ディングする表面に直接照射する方法が開示されている
。多くの用途では、このようなレーザ溶接は、ボンディ
ングした表面の溶融が生じるために望ましくない。
使って表面をボンディングする各種の方法及び装置が提
案されている。たとえば、米国特許第4330E369
号明細書には、レーザ光線を超音波変調しながら、ボン
ディングする表面に直接照射する方法が開示されている
。多くの用途では、このようなレーザ溶接は、ボンディ
ングした表面の溶融が生じるために望ましくない。
米国特許第4534811号明細書には、装置のボンデ
ィング・ティップをティップ内部に照射したレーザ光線
で加熱する表面ボンディング装置が開示されている。次
に、必要があれば超音波エネルギーを表面に与えて、熱
音波ボンディングを行なう。このような装置では、ティ
ップを調節しながら、レーザ光線を確実にティップに焦
点合せすることが困難である。ティップに入らなかった
レーザの部分は無駄になり、おそらくさらに重要なこと
は、装置の操作員に危険を及ぼす恐れがある。
ィング・ティップをティップ内部に照射したレーザ光線
で加熱する表面ボンディング装置が開示されている。次
に、必要があれば超音波エネルギーを表面に与えて、熱
音波ボンディングを行なう。このような装置では、ティ
ップを調節しながら、レーザ光線を確実にティップに焦
点合せすることが困難である。ティップに入らなかった
レーザの部分は無駄になり、おそらくさらに重要なこと
は、装置の操作員に危険を及ぼす恐れがある。
最近では、リサーチ・ディスクロージャ(Resear
ch Disclosure) 1N o 、 2 f
37 (1986年7月)に所載のエーレンバーグ (Ehrenberg)等の論文、及びセミコンダクタ
・インターナシ耀ナル(SemiconductorI
nternational)、pp、 130〜l
31.1988年5月号に所載のチャルコ(Chalc
o)等の論文は、光ファイバ・ケーブルによりレーザ光
線をボンディング・ティップに伝達するレーザ・ボンデ
ィング装置を開示している。ボンディング・ティップの
先端は開いているので、レーザ光線からのエネルギーの
一部が、ボンディング・ティップを加熱するのに用いら
れ、一部はボンディングする表面を直接加熱して溶融す
るのに用いられる。この操作には超音波エネルギーは使
用しない。ボンディング表面の溶融は、レーザ光線が表
面に直接衝突することによって起こる。
ch Disclosure) 1N o 、 2 f
37 (1986年7月)に所載のエーレンバーグ (Ehrenberg)等の論文、及びセミコンダクタ
・インターナシ耀ナル(SemiconductorI
nternational)、pp、 130〜l
31.1988年5月号に所載のチャルコ(Chalc
o)等の論文は、光ファイバ・ケーブルによりレーザ光
線をボンディング・ティップに伝達するレーザ・ボンデ
ィング装置を開示している。ボンディング・ティップの
先端は開いているので、レーザ光線からのエネルギーの
一部が、ボンディング・ティップを加熱するのに用いら
れ、一部はボンディングする表面を直接加熱して溶融す
るのに用いられる。この操作には超音波エネルギーは使
用しない。ボンディング表面の溶融は、レーザ光線が表
面に直接衝突することによって起こる。
上記の米国特許第4534811号明細書の超音波加熱
ボンディング及び上記のチャルコ等のレーザ・ボンディ
ングの重要な適用分野のひとつは、多層セラミック(M
LC)パッケージングの表面相互接続用の細いワイヤの
個別ワイヤ・ボンディングである。本発明の説明は、個
別ワイヤ・ボンディングを中心に行なうが、本発明は個
別ワイヤ・ボンディングに限定されていると解すべきで
はない。本発明は、他の多くのボンディング及び用途に
適用することが可能で、これらも本発明の範囲内に含ま
れる。
ボンディング及び上記のチャルコ等のレーザ・ボンディ
ングの重要な適用分野のひとつは、多層セラミック(M
LC)パッケージングの表面相互接続用の細いワイヤの
個別ワイヤ・ボンディングである。本発明の説明は、個
別ワイヤ・ボンディングを中心に行なうが、本発明は個
別ワイヤ・ボンディングに限定されていると解すべきで
はない。本発明は、他の多くのボンディング及び用途に
適用することが可能で、これらも本発明の範囲内に含ま
れる。
MLCパッケージングでは、各ティップ・サイトは設計
変更(EC)パッドで包囲まれている。
変更(EC)パッドで包囲まれている。
設計変更が必要な場合は、所定のECパッド間に細いワ
イヤをボンディングすることにより、新しい相互接続を
形成する。代表的なMLCパッケージでは、ティップ・
サイトは金の薄層で被覆し、ECパッドは現在のボンデ
ィング法を適用するのに必要な、はるかに厚い金の層で
被覆する。
イヤをボンディングすることにより、新しい相互接続を
形成する。代表的なMLCパッケージでは、ティップ・
サイトは金の薄層で被覆し、ECパッドは現在のボンデ
ィング法を適用するのに必要な、はるかに厚い金の層で
被覆する。
ティップ・サイトとECパッドが2つの異なる厚みの金
で被覆されているため、ECパッドに余分な金を付着さ
せる際に、ティップ・サイトをマスクしなければならず
、製造が複雑になる。これにはさらに製造工程を追加す
ることが必要となり、複雑さと同時に製品の最終コスト
も増加する。したがって、ティップ・サイトとECパッ
ドの金の厚みを同じにすることが望ましいのは明らかで
ある。残念ながら、いわゆる”薄い金”(約250OA
)にボンディングする試みは不成功に終わっている。し
たがって、薄い金の表面にボンディング、特にワイヤ・
ボンディングを可能にすることが求められている。
で被覆されているため、ECパッドに余分な金を付着さ
せる際に、ティップ・サイトをマスクしなければならず
、製造が複雑になる。これにはさらに製造工程を追加す
ることが必要となり、複雑さと同時に製品の最終コスト
も増加する。したがって、ティップ・サイトとECパッ
ドの金の厚みを同じにすることが望ましいのは明らかで
ある。残念ながら、いわゆる”薄い金”(約250OA
)にボンディングする試みは不成功に終わっている。し
たがって、薄い金の表面にボンディング、特にワイヤ・
ボンディングを可能にすることが求められている。
C0発明が解決しようする課題
本発明の目的は、従来困難であった表面のボンディング
を可能にすることである。
を可能にすることである。
本発明の他の目的は、製造の複雑さを減少させる装置及
び方法により、表面をボンディングすることにある。
び方法により、表面をボンディングすることにある。
本発明の他の目的は、使用が安全な装置及び方法により
、表面をボンディングすることにある。
、表面をボンディングすることにある。
本発明の他の目的は、薄い金の表面に個別ワイヤ・ボン
ディングを行なうことにある。
ディングを行なうことにある。
00課題を解決するための手段
本発明の目的は、本発明の1態様によれば、下記のボン
ディング装置によって達成される。この装置は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働する超音波エネルギ
ー源と、 レーザ・エネルギー源と 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バから構成される。
ディング装置によって達成される。この装置は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働する超音波エネルギ
ー源と、 レーザ・エネルギー源と 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バから構成される。
本発明の第2の態様によれば、個別ワイヤ・ボンディン
グ用の下記のボンディング装置が提供される。この装置
は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を宵する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働して、超音波エネル
ギーを上記ボンディング・ティップに伝達する超音波エ
ネルギー源と、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バから構成され、上記超音波エネルギーと、加熱された
ボンディング・ティップによりワイヤ・ボンディングを
行なうものである。
グ用の下記のボンディング装置が提供される。この装置
は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を宵する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働して、超音波エネル
ギーを上記ボンディング・ティップに伝達する超音波エ
ネルギー源と、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バから構成され、上記超音波エネルギーと、加熱された
ボンディング・ティップによりワイヤ・ボンディングを
行なうものである。
本発明の最後の態様によれば、下記のボンディング装置
が提供される。この装置は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バ から構成される。
が提供される。この装置は、 少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形で、上
記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になったボンデ
ィング・ティップと、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端ヘレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バ から構成される。
E、実施例
図面を詳細に、特に第1図及び第2図を参照して、本発
明によるボンディング装置10について説明する。この
ボンディング装置は、ボンディング・ティップ12、ボ
ンディング・ティップ12と協働する超音波エネルギー
源14、レーザ・エネルギー源16、及びレーザ16か
らボンディング・ティップ12まで延びる光ファイバ1
8から構成される。
明によるボンディング装置10について説明する。この
ボンディング装置は、ボンディング・ティップ12、ボ
ンディング・ティップ12と協働する超音波エネルギー
源14、レーザ・エネルギー源16、及びレーザ16か
らボンディング・ティップ12まで延びる光ファイバ1
8から構成される。
ボンディング・ティップ12を、ボンディングする対象
物、この説明ではワイヤ32の上に置く。
物、この説明ではワイヤ32の上に置く。
ボンディング装置10の操作(後で詳細に説明する)に
より、ワイヤ32は基板34にボンディングされる。
より、ワイヤ32は基板34にボンディングされる。
次に、第2図を参照すると、ボンディング・ティップ1
2の拡大図は、ボンディング・ティップ12をさらに詳
細に示している。ボンディング・ティップ12は、少な
くとも円錐形の部分2oを有する。必要があれば、ティ
ップ全体を円錐形にしてもよいが、そうすると材料が無
駄になる。そうではなく、円錐形の部分20を、たとえ
ば断面が円形または長方形のシャンク22の延長とする
。
2の拡大図は、ボンディング・ティップ12をさらに詳
細に示している。ボンディング・ティップ12は、少な
くとも円錐形の部分2oを有する。必要があれば、ティ
ップ全体を円錐形にしてもよいが、そうすると材料が無
駄になる。そうではなく、円錐形の部分20を、たとえ
ば断面が円形または長方形のシャンク22の延長とする
。
ボンディング・ティップ12は、開放端24と閉鎖端2
6を有する中空とする。ボンディング・ティップ12の
内部は、開放端24から閉鎖端26に向かって先細にな
っている。ボンディング。
6を有する中空とする。ボンディング・ティップ12の
内部は、開放端24から閉鎖端26に向かって先細にな
っている。ボンディング。
ティップ12の内部には、絶縁スリーブ、好ましくはボ
ンディング・ティップの空洞内にぴったり嵌合するセラ
ミックのスリーブ28がある。光ファイバ18はセラミ
ック・スリーブ28の内部に置かれ、セラミック・スリ
ーブ28は光ファイバ18をボンディング・ティップ1
2の閉鎖端26と同軸に整合させる。セラミック・スリ
ーブ28は超音波振動の間、光ファイバ18.とボンデ
ィング・ティップ12の相対移動を防止する。セラミッ
ク・スリーブ28は、アルミナ等、任意のセラミック材
料製のものでもよい。
ンディング・ティップの空洞内にぴったり嵌合するセラ
ミックのスリーブ28がある。光ファイバ18はセラミ
ック・スリーブ28の内部に置かれ、セラミック・スリ
ーブ28は光ファイバ18をボンディング・ティップ1
2の閉鎖端26と同軸に整合させる。セラミック・スリ
ーブ28は超音波振動の間、光ファイバ18.とボンデ
ィング・ティップ12の相対移動を防止する。セラミッ
ク・スリーブ28は、アルミナ等、任意のセラミック材
料製のものでもよい。
ボンディング・ティップ12は、ボンディング・ティッ
プの閉鎖端26の内部に光学的コーティング30を有す
るものでよい。光コーティング30は、使用する特定の
レーザの波長を吸収する。光コーティング30は、レー
ザ・エネルギーの吸収率を高め、光から熱への全体的変
換効率を上げる。
プの閉鎖端26の内部に光学的コーティング30を有す
るものでよい。光コーティング30は、使用する特定の
レーザの波長を吸収する。光コーティング30は、レー
ザ・エネルギーの吸収率を高め、光から熱への全体的変
換効率を上げる。
光コーティング30は、たとえば化学蒸着した炭素また
は酸化クロムのものでよい。
は酸化クロムのものでよい。
光コーティングの代りに、ボンディング・ティップ12
の閉鎖端26の内部を放電加工(EDM)で形成すれば
、粗い表面によって、光コーティングを使用せずに、レ
ーザ・エネルギーの吸収を最大にする望ましい効果が得
られれることか判明している。もちろん、この場合も、
必要なら光コーティングを設けてもよい。
の閉鎖端26の内部を放電加工(EDM)で形成すれば
、粗い表面によって、光コーティングを使用せずに、レ
ーザ・エネルギーの吸収を最大にする望ましい効果が得
られれることか判明している。もちろん、この場合も、
必要なら光コーティングを設けてもよい。
さらにボンディング・ティップ12には、ボンディング
・ティップ12とワイヤ32との熱的及び機械的結合を
強化するための溝36を、ボンディング・ティップ12
の底部に設けてもよい。
・ティップ12とワイヤ32との熱的及び機械的結合を
強化するための溝36を、ボンディング・ティップ12
の底部に設けてもよい。
超音波エネルギー源14は、当業者が周知のように、超
音波発生装置とすることができる。超音波発生装置は、
超音波エネルギーを超音波発生装置14からボンディン
グ・ティップ12へ伝達することができるように、直接
または間接に、ボンディング・ティップ12に協働する
ように係合または結合することが必要である。
音波発生装置とすることができる。超音波発生装置は、
超音波エネルギーを超音波発生装置14からボンディン
グ・ティップ12へ伝達することができるように、直接
または間接に、ボンディング・ティップ12に協働する
ように係合または結合することが必要である。
本発明の目的に好ましい特定のレーザ・エネルギー源は
、波長1.06μmの連続波Nd:YAGレーザである
。レーザ・パルスを発生させるため、レーザ装置中にシ
ャッタ38を設ける。パルスの持続時間は、通常約30
0 ミIJ秒で、出力レベルは3ないし10Wの範囲で
ある。レーザ光線は光学レンズ40により光ファイバ1
8に結合される。
、波長1.06μmの連続波Nd:YAGレーザである
。レーザ・パルスを発生させるため、レーザ装置中にシ
ャッタ38を設ける。パルスの持続時間は、通常約30
0 ミIJ秒で、出力レベルは3ないし10Wの範囲で
ある。レーザ光線は光学レンズ40により光ファイバ1
8に結合される。
使用する特定の種類の光ファイバは、通常高純度の石英
製で、しばしば送電用に使用されるものである。遠隔通
信用の同じ光ファイバは、プラスチック・コーティング
が設けてあり、それかボンディング・ティップ12内で
溶融するため、適当でない。
製で、しばしば送電用に使用されるものである。遠隔通
信用の同じ光ファイバは、プラスチック・コーティング
が設けてあり、それかボンディング・ティップ12内で
溶融するため、適当でない。
光ファイバ18は、レーザ・エネルギー源からボンディ
ング・ティップ12の内部に延びている。
ング・ティップ12の内部に延びている。
この光ファイバは、レーザ光線をレーザ・エネルギー源
18から、ボンディング・ティップの閉鎖端26まで、
最少の損失で伝達することができる。
18から、ボンディング・ティップの閉鎖端26まで、
最少の損失で伝達することができる。
光ファイバ18により、レーザ・エネルギーを、実際に
必要な閉鎖端26の局部的加熱のため、ボンディング・
ティップ12の閉鎖端26に正確に当てることができる
。レーザによってボンディング・ティップの他の部分に
伝達される熱は、加熱されたティップからの伝導による
熱以外はわずかである。
必要な閉鎖端26の局部的加熱のため、ボンディング・
ティップ12の閉鎖端26に正確に当てることができる
。レーザによってボンディング・ティップの他の部分に
伝達される熱は、加熱されたティップからの伝導による
熱以外はわずかである。
レーザがパルス式であるため、ボンディング・ティップ
12の加熱は断続的である。断続的加熱は、時間と共に
増大する熱損傷を避けながらワイヤ32と基板34を急
速加熱する点で柔軟性をもたらすので好ましいことが判
明している。供給される超音波エネルギーも、通常約3
00 ミIJ秒のパルストスル。超音波パルスは、レー
ザ・パルスの前、後または同時に供給することができる
。しかしレーザ・パルスと超音波パルスはオーバーラツ
プ(非同期動作)させ、最初にレーザ・パルスを供給し
、約Looミ!J秒後に超音波パルスを重ね合わせるこ
とが好ましい。
12の加熱は断続的である。断続的加熱は、時間と共に
増大する熱損傷を避けながらワイヤ32と基板34を急
速加熱する点で柔軟性をもたらすので好ましいことが判
明している。供給される超音波エネルギーも、通常約3
00 ミIJ秒のパルストスル。超音波パルスは、レー
ザ・パルスの前、後または同時に供給することができる
。しかしレーザ・パルスと超音波パルスはオーバーラツ
プ(非同期動作)させ、最初にレーザ・パルスを供給し
、約Looミ!J秒後に超音波パルスを重ね合わせるこ
とが好ましい。
操作に際しては、ボンディング・ティップ12をワイヤ
32の上に置く。レーザ及び超音波発生装置の(好まし
くは)非同期操作を開始する。ボンディング・ティップ
12は、約300℃の最高温度に達するが、この温度は
ワイヤ32を溶融させるには不十分である。熱及び超音
波エネルギーにより、ワイヤ32は基板34にボンディ
ングされる。
32の上に置く。レーザ及び超音波発生装置の(好まし
くは)非同期操作を開始する。ボンディング・ティップ
12は、約300℃の最高温度に達するが、この温度は
ワイヤ32を溶融させるには不十分である。熱及び超音
波エネルギーにより、ワイヤ32は基板34にボンディ
ングされる。
本発明の好ましい実施例では、個別ECワイヤを1つの
ECパッドにボンディングする。このECパッドは、た
とえばチタン・銅・ニッケル/金などからなる多層メタ
ラジ構造を有する。−ECパッド上の金の厚みは、製造
工程を簡単にするため、ティップ・サイト上の金の厚み
と同じにすることが望ましい。現在のティップ・サイト
上の金の厚みは通常1000ないし250OA程度であ
る。
ECパッドにボンディングする。このECパッドは、た
とえばチタン・銅・ニッケル/金などからなる多層メタ
ラジ構造を有する。−ECパッド上の金の厚みは、製造
工程を簡単にするため、ティップ・サイト上の金の厚み
と同じにすることが望ましい。現在のティップ・サイト
上の金の厚みは通常1000ないし250OA程度であ
る。
従来技術による超音波ボンディングはこの厚みの金を有
するECパッドにワイヤ・ボンディングを行なうのに使
用するには信頼性がない。本発明によれば、以下に示す
ように、このように薄い金を有するECパッドへのワイ
ヤ・ボンディングを容易に行なうことができる。
するECパッドにワイヤ・ボンディングを行なうのに使
用するには信頼性がない。本発明によれば、以下に示す
ように、このように薄い金を有するECパッドへのワイ
ヤ・ボンディングを容易に行なうことができる。
本発明の好ましい動作態様は、ボンディング・ティップ
のレーザ加熱と、供給する超音波エネルギーがあいまっ
て、望ましいボンディングをもたらすことである。しか
し、超音波エネルギーを使用せずにある種のボンディン
グ工程を行なうことも本発明の範囲内に含まれる。たと
えば、本発明によるボンディング装置は、ボンディング
・ティップの効率的な加熱が望ましい場合に、はんだ付
けに使用することができる。本発明の他の用途も考えら
れる。このような他の用途も本発明の範囲内に含まれる
。
のレーザ加熱と、供給する超音波エネルギーがあいまっ
て、望ましいボンディングをもたらすことである。しか
し、超音波エネルギーを使用せずにある種のボンディン
グ工程を行なうことも本発明の範囲内に含まれる。たと
えば、本発明によるボンディング装置は、ボンディング
・ティップの効率的な加熱が望ましい場合に、はんだ付
けに使用することができる。本発明の他の用途も考えら
れる。このような他の用途も本発明の範囲内に含まれる
。
レーザ援用超音波ボンディング中、ボンディング・ティ
ップの温度を監視できることが望ましいことが判明して
いる。したがって、本発明ではさらに、ボンディング・
ティップ12の閉鎖端26の温度を測定する手段を設け
る。簡単な熱電対を使用してもよいが、これはボンディ
ング中の温度ではなくボンディング前またはボンディン
グ後の温度を測定するため、最も有効な手段ではない。
ップの温度を監視できることが望ましいことが判明して
いる。したがって、本発明ではさらに、ボンディング・
ティップ12の閉鎖端26の温度を測定する手段を設け
る。簡単な熱電対を使用してもよいが、これはボンディ
ング中の温度ではなくボンディング前またはボンディン
グ後の温度を測定するため、最も有効な手段ではない。
好ましい温度測定手段42は、ボンディング・ティップ
12とレーザ・エネルギー源16との間に二色性ミラー
44を挿入したものである。通常、二色性ミラー44は
第1図に示すように、レーザ装置中に設けることが好ま
しい。二色性ミラーは当業者には周知である。このよう
な二色性ミラーは、所定の波長より短い光は透過するが
、所定の波長より長い光は反射するので、選択性波長フ
ィルタである。本発明では、二色性ミラー44により、
レーザ・エネルギー源の波長(たとえば、Nd : Y
AGレーザでは1.06μm)と同じ波長の光は二色性
ミラー44を通過することができるが、レーザ・エネル
ギー源と異なる長い波長の光は反射される。
12とレーザ・エネルギー源16との間に二色性ミラー
44を挿入したものである。通常、二色性ミラー44は
第1図に示すように、レーザ装置中に設けることが好ま
しい。二色性ミラーは当業者には周知である。このよう
な二色性ミラーは、所定の波長より短い光は透過するが
、所定の波長より長い光は反射するので、選択性波長フ
ィルタである。本発明では、二色性ミラー44により、
レーザ・エネルギー源の波長(たとえば、Nd : Y
AGレーザでは1.06μm)と同じ波長の光は二色性
ミラー44を通過することができるが、レーザ・エネル
ギー源と異なる長い波長の光は反射される。
操作に際して、二色性ミラー44はレーザ16からの光
をすべて光ファイバ18に、次いでボンディング・ティ
ップ12の閉鎖端26に伝達する。
をすべて光ファイバ18に、次いでボンディング・ティ
ップ12の閉鎖端26に伝達する。
レーザ光線によってボンディング・ティップ12が加熱
されると、高温のティップは赤外線の効率のよい放熱体
になる。この放射された赤外線の一部が光ファイバで捕
捉され、反射されたレーザ光線と共にレーザの方へ戻さ
れる。反射したレーザ光線と放射された赤外線はファイ
バから出ると、レンズ40で平行にされる。波長が1.
06μmの反射したレーザ光線(Nd : YAGレー
ザと仮定する)は、二色性ミラー44を通過する。放射
された波長が1.06μmより長い赤外線は、二色性ミ
ラー44によってわずかな損失で反射されて、赤外線を
感知する検出手段46に向かう。検出器46は、ボンデ
ィング・ティップ12の瞬間温度を与えるように較正す
ることができる。検出器46からのデータは、ボンディ
ング・ティップ12の温度が一定に保たれるようにレー
ザ18の出力を調整する、プロセス制御装置48に供給
される。
されると、高温のティップは赤外線の効率のよい放熱体
になる。この放射された赤外線の一部が光ファイバで捕
捉され、反射されたレーザ光線と共にレーザの方へ戻さ
れる。反射したレーザ光線と放射された赤外線はファイ
バから出ると、レンズ40で平行にされる。波長が1.
06μmの反射したレーザ光線(Nd : YAGレー
ザと仮定する)は、二色性ミラー44を通過する。放射
された波長が1.06μmより長い赤外線は、二色性ミ
ラー44によってわずかな損失で反射されて、赤外線を
感知する検出手段46に向かう。検出器46は、ボンデ
ィング・ティップ12の瞬間温度を与えるように較正す
ることができる。検出器46からのデータは、ボンディ
ング・ティップ12の温度が一定に保たれるようにレー
ザ18の出力を調整する、プロセス制御装置48に供給
される。
温度測定手段はさらに、二色性ミラー44と検出器46
の間に挿入したブロッキング・フィルタ50を有するこ
とが好ましい。ブロッキング・フィルタ50は、レーザ
・エネルギー源と同じ波長の残りの光線を阻止する。す
なわち、Nd:YAGレーザでは、ブロッキング・フィ
ルタは、波長が1.06μmの光を阻止する。ブロッキ
ング・フィルタ50の目的は、放射される赤外線よりは
るかに強い、痕跡量の反射されたレーザ光線をすべて除
去することである。
の間に挿入したブロッキング・フィルタ50を有するこ
とが好ましい。ブロッキング・フィルタ50は、レーザ
・エネルギー源と同じ波長の残りの光線を阻止する。す
なわち、Nd:YAGレーザでは、ブロッキング・フィ
ルタは、波長が1.06μmの光を阻止する。ブロッキ
ング・フィルタ50の目的は、放射される赤外線よりは
るかに強い、痕跡量の反射されたレーザ光線をすべて除
去することである。
本発明の利点は、下記の試験結果を参照するとさらに明
らかになる。
らかになる。
試験結果
超音波ボンディングと、レーザ援用超音波ボンディング
を一連の実験で比較した。
を一連の実験で比較した。
金をコーティングした銅合金ワイヤをMLC基板上のE
Cパッドにボンディングして、一連のボンディング実験
を行なった。ECパッドは、上面に2500人の薄い金
をコーティングしたチタン・銅・ニッケルからなるもの
であった。ボンディングは超音波エネルギーのみ、また
は3ワツトで280ミリ秒のパルスで動作するNd:Y
AGレーザでボンディング・ティップを加熱しながら超
音波エネルギーを用いて行なった。超音波エネルギーと
レーザは、超音波パルスを1ooミリ秒遅延させて非同
期で動作させた。各超音波出力で6回のボンディングを
行なった。
Cパッドにボンディングして、一連のボンディング実験
を行なった。ECパッドは、上面に2500人の薄い金
をコーティングしたチタン・銅・ニッケルからなるもの
であった。ボンディングは超音波エネルギーのみ、また
は3ワツトで280ミリ秒のパルスで動作するNd:Y
AGレーザでボンディング・ティップを加熱しながら超
音波エネルギーを用いて行なった。超音波エネルギーと
レーザは、超音波パルスを1ooミリ秒遅延させて非同
期で動作させた。各超音波出力で6回のボンディングを
行なった。
ボンディング後−ワイヤを基板に対して30@の角度で
引っ張った。ワイヤが基板がら外れた場合は、はく離と
みなし、不合格とした。ワイヤがボンディング面で切断
した場合はナゲツト(溶接ビード)とみなし、合格とし
た。この結果を第3図に示す。
引っ張った。ワイヤが基板がら外れた場合は、はく離と
みなし、不合格とした。ワイヤがボンディング面で切断
した場合はナゲツト(溶接ビード)とみなし、合格とし
た。この結果を第3図に示す。
レーザ援用超音波ボンディングが、超音波ボンディング
単独の場合よりはるかに良好であることは明らかである
。超音波エネルギーのみを使用した場合にはナゲツトは
得られなかった。レーザ援用超音波ボンディングの場合
は、はとんどの設定値でナゲツトが得られ、8.5Wの
設定ではすべてナゲツトが得られ、不合格はゼロであっ
た。したがって、レーザ援用超音波ボンディングでは厚
みが250OAの薄い金にもボンディングが可能である
が、超音波ボンディングのみでは不可能であると結論で
きる。
単独の場合よりはるかに良好であることは明らかである
。超音波エネルギーのみを使用した場合にはナゲツトは
得られなかった。レーザ援用超音波ボンディングの場合
は、はとんどの設定値でナゲツトが得られ、8.5Wの
設定ではすべてナゲツトが得られ、不合格はゼロであっ
た。したがって、レーザ援用超音波ボンディングでは厚
みが250OAの薄い金にもボンディングが可能である
が、超音波ボンディングのみでは不可能であると結論で
きる。
本発明の他の利点は、どのような条件でも、最適なレー
ザ援用超音波ボンディングは、最適な超音波ボンディン
グのみの場合より必要な超音波工ネルギーが少なくてす
むことである。このことは、過剰な超音波エネルギーに
より、ECパッド等のある種の基板が損傷を受ける恐れ
があるため、重要な利点である。この種の損傷は、レー
ザ援用超音波ボンディングでは起こりにくい。
ザ援用超音波ボンディングは、最適な超音波ボンディン
グのみの場合より必要な超音波工ネルギーが少なくてす
むことである。このことは、過剰な超音波エネルギーに
より、ECパッド等のある種の基板が損傷を受ける恐れ
があるため、重要な利点である。この種の損傷は、レー
ザ援用超音波ボンディングでは起こりにくい。
当業者には自明のように、本明細書に記載した実施例以
外の本発明の変更態様も本発明の原理から逸脱すること
なく行なうことができる。したがってそうした変更態様
は、頭記の特許請求の範囲によってのみ制限される本発
明の範囲内に含まれるとみなされる。
外の本発明の変更態様も本発明の原理から逸脱すること
なく行なうことができる。したがってそうした変更態様
は、頭記の特許請求の範囲によってのみ制限される本発
明の範囲内に含まれるとみなされる。
F0発明の効果
本発明によれば、効果的にボンディングを行なうことが
できる。
できる。
第1図は、本発明によるボンディング装置の概略図であ
る。 第2図は、本発明によるボンディング・ティップの拡大
断面図である。 第3図は、超音波ボンディングと、本発明によるレーザ
を補助的に使用した超音波ボンディングの有効性を比較
したグラフである。 10・・・・ボンディング装置、12・・・・ボンディ
ング・ティップ、14・・・・超音波エネルギー源、1
6・・・・レーザ・エネルギー源、18・・・・光ファ
イバ、32・・・・ワイヤ、34・・・・基板。 出願人 インターナシ日ナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗(外1名) E=因12<離 2ン2?ヨナデ・シト ロ、5 7.5 8 B、5 、[t*−clbS” (wl ・9.5 nt濃工冬ルギ°IWI
る。 第2図は、本発明によるボンディング・ティップの拡大
断面図である。 第3図は、超音波ボンディングと、本発明によるレーザ
を補助的に使用した超音波ボンディングの有効性を比較
したグラフである。 10・・・・ボンディング装置、12・・・・ボンディ
ング・ティップ、14・・・・超音波エネルギー源、1
6・・・・レーザ・エネルギー源、18・・・・光ファ
イバ、32・・・・ワイヤ、34・・・・基板。 出願人 インターナシ日ナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗(外1名) E=因12<離 2ン2?ヨナデ・シト ロ、5 7.5 8 B、5 、[t*−clbS” (wl ・9.5 nt濃工冬ルギ°IWI
Claims (10)
- (1)少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形
で、上記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になった
ボンディング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働する超音波エネルギ
ー源と、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端へレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バと からなることを特徴とするボンディング装置。 - (2)上記ボンディング・ティップの上記閉鎖端の温度
を測定する手段を有することを特徴とする、特許請求の
範囲第1項記載のボンディング装置。 - (3)上記の温度測定手段が、 上記ボンディング・ティップと上記レーザ・エネルギー
源との間に介在し、上記レーザ・エネルギー源と波長が
等しい光は通過させ、上記レーザ・エネルギー源と波長
が異なる光を反射する二色性ミラーと 上記反射光を検出し測定する検出手段とを有することを
特徴とする、 特許請求の範囲第2項記載のボンディング装置。 - (4)さらに、上記二色性ミラーと上記検出手段との間
に介在し、上記レーザ・エネルギー源と波長の等しい光
を阻止するブロッキング・フィルタを有することを特徴
とする、 特許請求の範囲第3項記載のボンディング装置。 - (5)上記ボンディング・ティップの閉鎖端に、上記レ
ーザ・エネルギーを吸収する光学的コーティングを有す
ることを特徴とする、 特許請求の範囲第1項記載のボンディング装置。 - (6)少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形
で、上記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になった
ボンディング・ティップと、 上記ボンディング・ティップと協働し、超音波エネルギ
ーを上記ボンディング・ティップに伝達する超音波エネ
ルギー源と、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端へレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バからなり、 上記超音波エネルギーと加熱されたボンディング・ティ
ップにより、ワイヤ・ボンディングを行なうことを特徴
とするボンディング装置。 - (7)少なくとも一部が開放端と閉鎖端を有する円錐形
で、上記開放端から上記閉鎖端に向かって先細になった
ボンディング・ティップと、 レーザ・エネルギー源と、 上記レーザ・エネルギー源から上記ボンディング・ティ
ップの閉鎖端へレーザ光線を伝達して、上記閉鎖端を局
部的に加熱できるように、上記レーザ・エネルギー源か
ら上記ボンディング・ティップの内部に延びる光ファイ
バ からなることを特徴とするボンディング装置。 - (8)上記ボンディング・ティップの上記閉鎖端の温度
を測定する手段を有することを特徴とする、特許請求の
範囲第7項記載のボンディング装置。 - (9)上記の温度測定手段が、 上記ボンディング・ティップと上記レーザ・エネルギー
源との間に介在し、上記レーザ・エネルギー源と波長が
等しい光は通過させ、上記レーザ・エネルギー源と波長
が異なる光を反射する二色性ミラーと、 上記反射光を検出し測定する検出手段とを有することを
特徴とする、 特許請求の範囲第8項記載のボンディング装置。 - (10)上記二色性ミラーと上記検出手段との間に介在
し、上記レーザ・エネルギー源と波長の等しい光を阻止
するブロッキング・フィルタを有することを特徴とする
、 特許請求の範囲第9項記載のボンディング装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US26442788A | 1988-10-31 | 1988-10-31 | |
US264427 | 1988-10-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02151047A true JPH02151047A (ja) | 1990-06-11 |
JPH0620090B2 JPH0620090B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=23006028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1263136A Expired - Lifetime JPH0620090B2 (ja) | 1988-10-31 | 1989-10-11 | ボンデイング装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0367705A3 (ja) |
JP (1) | JPH0620090B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008535275A (ja) * | 2005-04-08 | 2008-08-28 | パック テック−パッケージング テクノロジーズ ゲーエムベーハー | チップを接触基板に移送する方法及び装置 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4017286A1 (de) * | 1990-05-29 | 1991-12-05 | Cooper Ind Inc | Verfahren und vorrichtung zum loeten und entloeten |
US5938951A (en) * | 1993-06-17 | 1999-08-17 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forschung E.V. | Method and apparatus for the bonding of a contact element |
DE4337513C2 (de) * | 1993-11-03 | 1998-07-02 | Siemens Ag | Anordnung zum Erwärmen einer Bondstelle beim Goldraht-Thermosonic-Wirebonden |
JP3078231B2 (ja) * | 1995-08-22 | 2000-08-21 | 株式会社アルテクス | 超音波振動接合装置 |
DE19814118A1 (de) * | 1998-03-30 | 1999-10-14 | F&K Delvotec Bondtechnik Gmbh | Vorrichtung zum Thermokompressionsbonden, und Thermokompressionsbonden |
KR100936781B1 (ko) * | 2003-04-03 | 2010-01-14 | 삼성테크윈 주식회사 | 플립칩 본딩장치 및 이를 이용한 플립칩 본딩방법 |
DE202012008255U1 (de) | 2012-08-29 | 2013-12-02 | Apex Brands, Inc. | Lötkolben |
DE102017127251A1 (de) | 2017-11-20 | 2019-05-23 | Hesse Gmbh | Bondwerkzeug und Herstellverfahren für ein Bondwerkzeug |
DE102017129546A1 (de) | 2017-12-12 | 2019-06-13 | Hesse Gmbh | Bondwerkzeug und Bondvorrichtung |
DE102018120822A1 (de) * | 2018-08-27 | 2020-02-27 | Hesse Gmbh | Bondanordnung und Bondwerkzeug |
DE102019124332A1 (de) * | 2019-09-11 | 2021-03-11 | Hesse Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Temperatur eines Bondwerkzeugs beim laserunterstützen Ultraschallbonden |
WO2021047737A1 (de) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | Hesse Gmbh | Ultraschallwerkzeug und ultraschallverbindungsvorrichtung hierfür |
DE102019124335A1 (de) * | 2019-09-11 | 2021-03-11 | Hesse Gmbh | Bondvorrichtung |
DE102019124333A1 (de) * | 2019-09-11 | 2021-03-11 | Hesse Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung |
CN111283293A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-06-16 | 武汉长盈通光电技术有限公司 | 一种激光传能恒温烙铁 |
CN113001006B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-07-08 | 昆山万洲特种焊接有限公司 | 一种激光辅助搅拌摩擦增材焊具及装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60148134A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-05 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ボンデイング装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2826383A1 (de) * | 1978-06-16 | 1979-12-20 | Eichler Juergen | Sonde fuer die laser-chirurgie |
-
1989
- 1989-09-26 EP EP19890480148 patent/EP0367705A3/en not_active Withdrawn
- 1989-10-11 JP JP1263136A patent/JPH0620090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60148134A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-05 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ボンデイング装置 |
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US9401298B2 (en) | 2005-04-08 | 2016-07-26 | PAC Tech—Packaging Technologies GmbH | Method and device for transferring a chip to a contact substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0367705A3 (en) | 1990-09-26 |
EP0367705A2 (en) | 1990-05-09 |
JPH0620090B2 (ja) | 1994-03-16 |
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